Değişken ısı iletim katsayılı kademeli dairesel kanatların ısıl analizi

Heat transfer analysis of convective annular fins with a step change in thickness and variable thermal conductivity

Abstract

The Adomian decomposition method has been used to determine the temperature distribution within annular fins with temperature-dependent thermal conductivity and a step reduction in thickness towards the fin tip. The method which provides an analytical solution in the form of an infinite power series is useful and practical for solving the resulting two nonlinear heat diffusion equations with nonlinear inhomogeneous boundary conditions. The fin temperature distribution has been obtained as a function of Biot number, geometrical fin parameters, thermal conductivity parameter describing the variation of the thermal conductivity, and thickness parameter which describes the variation of fin thickness. The results show that the temperature profile has an abrupt change in the temperature gradient where the step change in thickness occurs and thermal conductivity parameter has an important role on the temperature profile and the heat transfer rate.

Özet

Bu çalışmada, ısı iletim katsayısı değişken olan kademeli dairesel bir kanat içerisindeki sıcaklık dağılımını bulmak için Adomian ayrıştırma yöntemi kullanılmıştır. Sonsuz kuvvet serisi şeklinde bir analitik çözüm sağlayan Adomian ayrıştırma yöntemi, ısı iletim katsayısının değişken olması yüzünden doğrusal olmayan ısı yayınım denklemini çözmek için kullanışlı ve pratik bir yöntemdir. Kanat içindeki sıcaklık dağılımı; Biot sayısı, geometrik kanat parametreleri ve ısı iletim katsayısının değişimini tanımlayan ısı iletim parametresi ve kanat kalınlığındaki değişimi gösteren kalınlık parametresinin fonksiyonu olarak elde edilmiştir. Bu çalışmada elde edilen sonuçlar kanat kalınlığının değiştiği noktada sıcaklık gradyeninde ani bir değişim olduğunu ve ısı iletim parametresinin sıcaklık profili ve ısı geçişi üzerinde önemli bir rol oynadığını göstermiştir.